Международная группа исследователей из Китая и Японии, работающая на высокогорной обсерватории в Тибете, представила беспрецедентные данные о невидимых силах, управляющих движением частиц в Млечном Пути. В ходе эксперимента Tibet ASγ ученым впервые удалось измерить хаотическую магнитную турбулентность на сверхмалых космических масштабах. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, проливают свет на то, как космические лучи распространяются по нашей Галактике, сообщает «Синьхуа».
Пульсар Геминга и «гамма-нимб»
В центре внимания ученых оказался объект Геминга — мертвая звезда (пульсар), расположенная примерно в 800 световых годах от Земли. Используя массив детекторов в Янбацзине (Тибетский автономный район Китая), расположенный на высоте 4300 метров над уровнем моря, физики изучали гало высокоэнергетического света, окружающее этот пульсар.
Наблюдения велись за гамма-лучами с энергией, превышающей 100 тераэлектронвольт (ТэВ). Это колоссальные значения: они в десятки раз мощнее всего, что могут создать самые современные земные ускорители частиц.
Профессор Хуан Цзин из Института физики высоких энергий отмечает, что исследование предоставило первые прямые доказательства того, что туманность пульсара Геминга ускоряет электроны лишь до определенного предела — около 100 ТэВ.
Космические «лежачие полицейские»
Одним из самых удивительных открытий стало то, как частицы покидают окрестности пульсара. Выяснилось, что в районе гало Геминга диффузия (рассеивание) частиц происходит крайне медленно. Космические лучи движутся здесь всего лишь с одной сотой той эффективности, которая характерна для остальной части Галактики.
Это выглядит так, будто частицы сталкиваются с космическим «лежачим полицейским» или движутся сквозь густой туман, который резко замедляет их разлет. Причиной тому — магнитная турбулентность на невероятно малых масштабах, менее одного парсека (около 3,3 световых лет).
Турбулентность, как в чашке кофе
Исследователи впервые подтвердили, что магнитные поля в космосе на таких малых расстояниях ведут себя по определенной математической модели — так называемому закону Колмогорова. Этот паттерн движения энергии идентичен тому, что мы наблюдаем в повседневной жизни: от вихрей при перемешивании ложкой кофе в чашке до формирования атмосферных погодных явлений на Земле.
«Это первое подтверждение существования такой магнитной турбулентности на столь крошечных по меркам космоса масштабах», — подчеркивает Хуан Цзин.
Понимание того, как частицы задерживаются и замедляются вокруг объектов вроде Геминги, позволяет ученым лучше изучить сложную «космическую погоду» и структуру магнитных полей, формирующих наш галактический район.
Успех эксперимента обусловлен уникальными условиями обсерватории Tibet ASγ, работающей с 1990 года. Ее уникальные подземные детекторы способны отсеивать до 99,92% фонового шума, позволяя фиксировать чистые сигналы из глубокого космоса.
Астрономы могут раскрыть тайну загадочного гамма-свечения Млечного Пути
Астрофизики проследили, откуда прилетела частица Аматэрасу
Мощнейшую гамма-вспышку блазара впервые изучили сразу на трех радиочастотах
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram